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紫外光加速耐候試驗箱模擬陽光和濕氣對材料的破壞

2021-11-11 [100]


自然界的陽光和濕氣對材料的破壞,每年造成難以估計的經濟損失,紫外光加速耐候試驗箱可以再現陽光、雨水和露水所産生的破壞。設備通過將待測材料曝曬放在經過控制的陽光和濕氣的交互循環中,同時提高溫度的方式來進行試驗。設備采用紫外線熒光燈模擬陽光,同時還可以通過冷凝或噴淋的方式模擬濕氣影響。
 

  只需要幾天或幾周時間,設備可以再現戶外需要數月或數年所産生的破壞。所造成的損害主要包括退色、變色、亮度下降、粉化、龜裂、變模糊、脆化、強度下降及氧化。設備提供的測試數據在對新材料的選擇、對現有材料的改進或評估影響産品耐用性的組成變化等方面有極大的幫助。設備可以很好的預測産品將在戶外遭遇的變化。
 

  紫外線(UV)與陽光的模擬
 

  盡管紫外光(UV)只占陽光的5%,但是它卻是造成戶外産品耐用性下降的主要光照因素。這是因爲陽光的光化學反應影響隨著波長的減少而增加。因此在模擬陽光對材料物理性質的破壞影響時,不需要再現整個陽光光譜。在大多數情況下,只需要模擬短波的UV光即可。
 

  紫外光加速耐候試驗機之所以采用UV燈的原因在于它們比其他的燈管更爲穩定,並且能更好的再現試驗結果。采用熒光UV燈模擬陽光對物理性質的影響,例如亮度下降、龜裂、剝落等方面,是的方法。有幾種不同的UV燈可供選擇。大多數的這些UV燈主要産生紫外光,而不是可見光和紅外光。燈的主要差別體現在它們在各自波長範圍內産生的UV總能量上的不同。不同的燈會産生不同的測試結果。實際的曝曬應用環境可以提示應選用哪種類型的UV燈。
 

  熒光燈的優點在于:快速獲得試驗結果;簡化的光照度控制穩定的光譜;只需很少的維護;價格便宜,運行費用合理
 

  UVA-340,模擬陽光紫外線的選擇
 

  UVA-340可很好地模擬臨界短波波長範圍的陽光光譜,即波長範圍爲295-360nm的光譜,UVA-340只産生在陽光中能找到的UV波長的光譜。
 

  UVB-313,用于大程度的加速試驗
 

  UVB-313可以很快地提供試驗結果。它們所采用的短波長UV比目前地球上通常找到的UV。光波更爲強烈。盡管這些比自然波長短許多的UV光能夠大程度地加速試驗,但它同時也會對某些材料造成不符和實際的退化破壞
 

  標准定義發射300nm以下的光能低于總輸出光能2%的一種熒光紫外燈,通常稱爲UV-A燈;發射300nm以下的光能大于總輸出光能10%的一種熒光紫外燈,通常稱爲UV-B燈;
 

  紫外區分UV-A波長範圍爲315-400nm;UV-B波長範圍爲280-315nm;
 

  模擬雨水和露水的影響
 

  在戶外的材料與濕氣接觸的時間,每天可以長達12小時,研究結果表明造成這種戶外潮濕的主要原因是露水,而不是雨水。紫外光加速耐候試驗機通過一系列獨特的冷凝原理來模擬戶外的濕氣影響。在設備的冷凝循環圈中,在箱體的底部有一蓄水箱,並對其進行加熱來産生水汽。熱蒸汽使試驗箱內的相對濕度維持在100%,並且保持一個相對高溫。産品的設計確保測試試件實際上構成試驗箱的側壁,從而試件的背面則暴露在室內環境空氣中。室內空氣的冷卻效用導致試件表面溫度下降到低于蒸汽溫度幾度的水平。這一溫差的出現導致試件在整個冷凝循環過程中,其表面始終有冷凝生成的液態水。這種冷凝産物是很穩定的純淨蒸餾水。這種純淨水提高了試驗的再現率,而同時避免了水漬問題。
 

  由于戶外曝曬接觸潮濕的時間每天可以長達12小時,因此紫外光加速耐候試驗機的潮濕周期一般持續幾小時。尊龙D88人生就是博建議每一冷凝周期至少持續4小時。注意到設備中的UV曝曬和冷凝曝曬是分別進行的,與實際氣候條件是一致的。
 

  對于某些應用過程而言,水噴淋能更好的模擬使用的環境條件。水噴淋在模擬由于溫度劇變和由于雨水沖刷所造成的機械侵蝕是極其有用的。屋面、汽車材料和在金屬建築或結構上使用的塗料經常會遭遇到突然的溫度劇變。例如在炎熱的夏季中,當熱量堆積後突然由于暴雨而消散。這種溫度劇變的後果對于許多材料而言是一種挑戰。紫外光加速耐候試驗機/噴淋型就是爲再現這種條件而專門設計的。
 

  由于經常遭到來自雨水的沖刷,木材的塗料層,包括油漆和著色劑,會出現相應的侵蝕現象。近期研究結構表明,這種雨水沖刷動作可以將材料表面有防降解作用的塗料層沖刷掉,從而將材料本身直接曝曬在UV和水分的破壞性影響之下。這一過程可以重複多次,從而導致一種材料退化現象,而單靠冷凝方式是無法再現的。
 

  采 用 光 源
 

  光源采用8只額定功率爲40W的進口紫外熒光燈作發光源。紫外線熒光燈管,分布在機器的兩側,每側各4只。有UVA-340和UVB-313光源供用戶選擇配置;
 

  UV-A波长范围为315-400nm,灯管的发光光谱能量主要集中在340 nm的波长处;
 

  UV-B波长范围为280-315nm,灯管的发光光谱能量主要集中在313 nm的波长处;
 

  由于紫外燈光能量輸出會隨時間而逐步衰減,爲了減小因光能量衰減造成試驗影響,所以本試驗箱在八支燈管中每隔1/4的熒光燈壽命時(燈管使用壽命爲:1600H),由一支新燈管替換一支舊燈管,其位置變換如下圖,這樣,紫外光源始終由新燈和舊燈組成,從而得到一個輸出恒定的光能量。


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